Imagen – El Viaje Que Separa El Espacio Y El Tiempo
La respuesta más extraña es que, según la física actual, no podríamos hacerlo.
Un objeto con masa no puede acelerarse hasta alcanzar exactamente la velocidad de la luz en el vacío. Cuanto más se aproxima a ese límite, más energía requiere seguir acelerándolo. Llegar exactamente a él exigiría una cantidad de energía que crece sin límite.
Pero imaginar un viaje cada vez más cercano a la velocidad de la luz permite entrar en uno de los territorios más sorprendentes de la relatividad.
Para quienes permanecieran en la Tierra podrían pasar años, décadas o incluso siglos. Para los viajeros, el tiempo transcurrido podría ser mucho menor.
Viajar casi a la velocidad de la luz no sería solamente desplazarse extraordinariamente rápido.
Sería viajar de una manera diferente a través del espacio-tiempo.
La velocidad que funciona como límite
La luz en el vacío viaja aproximadamente a 300 mil kilómetros por segundo.
A esa velocidad podría recorrer cerca de siete vueltas y media alrededor de la Tierra en un solo segundo.
Pero su importancia física va mucho más allá de ser simplemente una velocidad enorme.
En la relatividad especial, la velocidad de la luz representa un límite fundamental relacionado con la estructura del espacio-tiempo. Las partículas sin masa, como los fotones en el vacío, se desplazan a esa velocidad, mientras que los objetos con masa permanecen por debajo de ella.
Una nave espacial podría, en principio, acercarse cada vez más.
Pero nunca alcanzar exactamente ese límite mediante una aceleración ordinaria.
Cuanto más rápido, más difícil acelerar
En nuestra experiencia cotidiana, acelerar un objeto parece sencillo: basta con proporcionarle energía.
A velocidades relativistas, la situación cambia.
Conforme una nave con masa se aproximara a la velocidad de la luz, aumentar todavía más su velocidad exigiría cantidades crecientes de energía.
Cada incremento sería más costoso que el anterior.
La velocidad podría acercarse extraordinariamente al límite, pero alcanzar exactamente la velocidad de la luz requeriría energía ilimitada dentro de la descripción de la relatividad especial.
La naturaleza establece así una frontera que no funciona como una pared física.
Es una propiedad de las propias ecuaciones que describen el movimiento.
El tiempo comenzaría a separarse
Supongamos entonces que no intentamos alcanzar exactamente la velocidad de la luz.
Nos acercamos mucho.
Aquí aparece uno de los efectos más conocidos de la relatividad especial: la dilatación temporal.
Para un observador en la Tierra, el reloj de una nave que se desplaza a velocidades relativistas avanzaría más lentamente en comparación con los relojes terrestres.
Desde el interior de la nave, sin embargo, los viajeros no sentirían que su propio tiempo funciona de manera extraña. Sus relojes avanzarían normalmente. Sus pensamientos, movimientos y procesos biológicos seguirían su ritmo habitual.
La diferencia aparecería cuando compararan su tiempo con el transcurrido para quienes siguieron otra trayectoria.
Dos historias podrían comenzar juntas y terminar habiendo acumulado cantidades muy diferentes de tiempo.
Un viaje hacia el futuro
Esta consecuencia convierte los viajes relativistas en una forma físicamente posible de desplazamiento hacia el futuro.
Imaginemos una nave capaz de viajar a una velocidad extremadamente cercana a la de la luz, realizar un recorrido y regresar a la Tierra.
Para sus tripulantes podrían haber transcurrido algunos años.
En la Tierra podrían haber pasado muchos más.
Los viajeros no habrían retrocedido en el tiempo ni habrían desaparecido mágicamente del presente. Simplemente habrían seguido una trayectoria por el espacio-tiempo en la que acumularon menos tiempo que las personas que permanecieron en el planeta.
Al regresar, encontrarían una Tierra situada más adelante en su historia.
La ciencia ficción encuentra aquí una de esas situaciones en las que la realidad física resulta suficientemente extraña por sí sola.
Las distancias también cambiarían
El tiempo no sería la única magnitud afectada.
Desde la perspectiva de los viajeros, las distancias en la dirección del movimiento serían menores que las medidas desde la Tierra.
Es la llamada contracción de la longitud.
Esto tiene una consecuencia extraordinaria para los viajes interestelares.
Una estrella situada a muchos años luz de distancia desde nuestra referencia terrestre podría encontrarse, desde el sistema de referencia de una nave que viajara a una velocidad suficientemente cercana a la de la luz, a una distancia longitudinal mucho menor.
Los tripulantes podrían así experimentar un viaje considerablemente más corto que el que sugeriría dividir simplemente la distancia terrestre entre una velocidad cercana a la de la luz.
El universo no se habría encogido de manera absoluta.
Las mediciones del espacio dependerían del movimiento relativo.
El cielo dejaría de parecer familiar
Un viaje relativista tampoco ofrecería por la ventana una versión simplemente acelerada del cielo que conocemos.
La luz procedente de las estrellas cambiaría según la dirección del movimiento de la nave.
Hacia adelante, la radiación tendería a desplazarse hacia frecuencias mayores; hacia atrás, hacia frecuencias menores. Además, un efecto relativista conocido como aberración modificaría la dirección aparente desde la que llega la luz.
A velocidades extremas, el campo visual del viajero se transformaría profundamente.
El universo visible parecería concentrarse hacia la dirección del movimiento.
La experiencia visual de viajar casi a la velocidad de la luz sería muy distinta de las representaciones habituales de estrellas convirtiéndose simplemente en largas líneas luminosas.
El espacio interestelar se volvería peligroso
Existe además un problema menos espectacular, pero potencialmente mucho más serio.
El espacio no está completamente vacío.
Contiene partículas, gas, polvo y radiación. A velocidades ordinarias, muchos de estos elementos representan riesgos manejables para una nave adecuadamente protegida.
A velocidades relativistas, la energía de las colisiones aumentaría enormemente.
Partículas que normalmente parecerían insignificantes podrían impactar con energías extremadamente altas desde el sistema de referencia de la nave. La radiación procedente de la dirección del movimiento también podría alcanzar energías mucho mayores debido a efectos relativistas.
La protección necesaria sería un desafío tecnológico extraordinario.
Viajar más rápido no solo reduce el tiempo de trayecto.
También cambia violentamente la manera en que la nave interactúa con su entorno.
Llegar a la luz no es lo mismo que acercarse
Aquí aparece una distinción fundamental.
Podemos hablar físicamente de una nave viajando al 90, 99 o 99.999 por ciento de la velocidad de la luz, aunque construir algo capaz de hacerlo esté muy lejos de nuestra tecnología actual.
Pero no podemos simplemente continuar la misma descripción hasta decir que la nave alcanza el 100 por ciento.
Las ecuaciones cambian radicalmente en ese límite para un objeto con masa.
Por eso tampoco es correcto preguntar qué “sentiría” una persona viajando exactamente a la velocidad de la luz como si existiera un sistema de referencia válido en el que pudiera permanecer junto a un fotón.
La relatividad no proporciona ese punto de vista.
La velocidad de la luz no es solamente otra posición en el velocímetro.
Es una frontera fundamental.
¿Y superar la velocidad de la luz?
La situación se vuelve todavía más problemática cuando imaginamos velocidades superiores.
Dentro de la relatividad, la velocidad de la luz también está relacionada con la estructura causal del universo: qué acontecimientos pueden influir sobre otros.
Superarla mediante el movimiento convencional de objetos con masa generaría problemas profundos con esa estructura y no existe evidencia de que una nave, una persona o cualquier objeto material pueda acelerarse atravesando ese límite.
Existen ideas teóricas que exploran geometrías exóticas del espacio-tiempo, pero eso es muy distinto de disponer de una tecnología capaz de viajar más rápido que la luz.
Por ahora, pertenecen al terreno de la física teórica y la especulación científica.
La frontera permanece.
Lectura de fondo
El verdadero viaje sería a través del tiempo
Cuando imaginamos velocidades extremas solemos pensar principalmente en distancia.
Queremos llegar más lejos y hacerlo más rápido.
La relatividad transforma esa intuición.
Acercarse a la velocidad de la luz no significa únicamente recorrer muchos kilómetros por segundo. Significa alterar profundamente la relación entre las distancias y el tiempo experimentado por distintos observadores.
Una civilización capaz de construir naves relativistas podría enfrentarse a una consecuencia social tan extraordinaria como el propio viaje.
Salir y regresar podría significar abandonar una época.
Los viajeros podrían experimentar unos cuantos años mientras su planeta de origen atraviesa periodos mucho mayores. Personas, ciudades, instituciones y culturas podrían cambiar durante un viaje que, para quienes estuvieran dentro de la nave, habría ocupado una fracción de sus vidas.
La dificultad de alcanzar las estrellas no sería entonces solamente tecnológica.
También sería temporal.
La relatividad convierte el universo en un lugar donde desplazarse por el espacio implica inevitablemente una relación con el tiempo.
Quizá por eso la velocidad de la luz resulta tan fascinante. Parece hablar de rapidez, pero en realidad revela algo mucho más profundo.
Nos muestra que espacio y tiempo nunca estuvieron verdaderamente separados.